DE69534033T2 - Element with a coating of solid lubricant for a rolling bearing with grease lubrication - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein geschmiertes Wälzlager, in welchem Teile des Lagers, wie der Lagerkäfig oder Rollenenden, mit einer festen Schmiermittelbeschichtung beschichtet sind.The The present invention relates to a lubricated rolling bearing, in which parts of the bearing, such as the bearing cage or roller ends, with a solid lubricant coating are coated.
Wälzlager umfassen im Allgemeinen einen äußeren und einen inneren Ring, Wälzelemente im Lagerzwischenraum zwischen den Ringen und einen Käfig, um die Wälzelemente in einem vorbestimmten wechselseitigen Abstand zu halten, als auch ein Schmiermittel, um für Schmierung zu sorgen.roller bearing generally include an outer and an inner ring, rolling elements in the bearing space between the rings and a cage around the rolling elements to keep in a predetermined mutual distance, as well a lubricant to use for To provide lubrication.
Trotz der Anwesenheit des Schmiermittels sind der Käfig und die Wälzelemente während des Betriebs eines solchen Lagers in Gleitkontakt. Hieraus resultieren Reibung und Verschleiß, welche die Betriebsdauer eines solchen Gleitkontakts begrenzen.In spite of The presence of the lubricant is the cage and the rolling elements while the operation of such a bearing in sliding contact. This results Friction and wear, which limit the service life of such sliding contact.
Dokument
Um die Reibung und den Verschleiß zu reduzieren, ist es bekannt, eine Manganphosphat-Beschichtung in den Käfigtaschen aufzubringen, die die Wälzelemente enthalten. Solch eine Manganphosphat-Beschichtung ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht zufrieden stellend. Ein Grund ist, dass diese Beschichtungen nur für das „Anlaufen" des Lagers nützlich sind, d.h. nur eine anfängliche Reduktion der Reibung zu Beginn der Betriebsdauer bereitstellen. Nach einer gewissen Zeitspanne verschwindet die Phosphat-Beschichtung, wodurch ein Metall-auf-Metall-Kontakt, eine höhere Lauftemperatur und/oder die Alterung des Schmiermittels, welches im Lager eingebracht ist, verursacht werden. In einigen Fällen kann dies lokal zu „verbranntem" Schmiermittel und/oder Trockenlauf des Lagers führen. Daher weisen manche Schmiermittel-geschmierten Wälzlager mit gewöhnlichen Manganphosphat-beschichteten Stahlkäfigen verminderten tribologischen Schutz an den Kontakten zwischen Rolle und Käfigtasche auf. Dies führt im Allgemeinen zur Bildung von braunen Streifen auf Rollen und Laufringen. Dies ist zurückzuführen auf hohe Gleitkontaktbelastung und schlechte Schmierbedingungen zwischen Rolle und Lagerkontakten.Around the friction and the wear too Reduce, it is known, a manganese phosphate coating in the cage pockets to apply the rolling elements contain. Such a manganese phosphate coating is, however, out different reasons not satisfactory. One reason is that these coatings only for the "start up" of the warehouse are useful, i.e. only an initial one Provide friction reduction at the beginning of service life. After a certain period of time, the phosphate coating disappears, causing a metal-to-metal contact, a higher running temperature and / or the aging of the lubricant which is introduced in the bearing, caused. In some cases This can be done locally to "burned" lubricant and / or Run dry storage of the bearing. Therefore, some lubricant lubricated bearings have ordinary Manganese phosphate coated steel cages reduced tribological Protection on the contacts between roller and cage pocket. This generally leads to form brown stripes on rollers and races. This is attributed to high sliding contact load and poor lubrication conditions between Roller and bearing contacts.
Andere Faktoren, welche den Zustand des Schmiermittels im Lager, die Lauftemperatur und die nutzbare Betriebsdauer des Lagers nachteilig beeinflussen, sind die hohe Wärmebelastung, welche zwischen dem Lagerring und den Wälzelementen auftritt und das Fehlen der Schmiermittelversorgung zwischen den Komponenten des Lagers.Other Factors indicating the condition of the lubricant in the bearing, the running temperature and adversely affect the useful life of the bearing, are the high heat load, which occurs between the bearing ring and the rolling elements and the Lack of lubricant supply between the components of the Camp.
Als ein Ergebnis dieser Probleme sollten Lager, welche Phosphat-beschichtete Käfige umfassen, häufig nachgeschmiert werden; wenn solch häufige Schmierung unterbleibt, wird die nutzbare Betriebsdauer des Lagers vermindert.When As a result of these problems, bearings should be phosphate-coated cages include, often be relubricated; if such frequent lubrication fails, the useful life of the bearing is reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Wälzlager bereitzustellen, welches nicht die oben genannten Nachteile aufweist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Lagerkäfig mit einer Beschichtung zur Verringerung der Lauftemperatur des Käfigs und somit des Lagers beschichtet ist.task The invention therefore is to provide a rolling bearing, which does not have the above-mentioned disadvantages. The task is thereby solved, that the bearing cage with a coating to reduce the running temperature of the cage and thus the bearing is coated.
Die Erfindung bezieht sich daher auf einen Lagerkäfig für ein Wälzlager, wobei der Käfig mit einer Schmiermittel enthaltenden Beschichtung zur Verringerung der Lauftemperatur des Käfigs beschichtet ist, wobei die Beschichtung ein Disulfid oder Diselenid eines Übergangsmetalls der Gruppe V oder VI enthält. Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Beschichtung MoS2 und/oder WS2, gegebenenfalls in Verbindung mit Polytetrafluorethylen (PTFE).The invention therefore relates to a bearing cage for a rolling bearing, wherein the cage is coated with a lubricant-containing coating for reducing the running temperature of the cage, the coating containing a disulfide or diselenide of a Group V or VI transition metal. According to a particularly preferred embodiment, the coating contains MoS 2 and / or WS 2 , optionally in combination with polytetrafluoroethylene (PTFE).
Aus dem Stand der Technik ist eine Anzahl von Wälzlagern mit MoS2-Beschichtungen auf dem Käfig und/oder als einem festen Schmierstoff bekannt, siehe z.B. US-A 3,500,525, JP-A-62 141 314 und JP-A-3 255 223. Diese Dokumente beziehen sich jedoch alle auf Lager zur Verwendung in (Hoch-)Vakuum und/oder bei erhöhten Temperaturen (250°C oder höher), welche aus nahe liegenden Gründen keine Schmiermittelschmierung zulassen. Solche nicht-Schmiermittel-geschmierten Lager zur Verwendung in einer Hochvakuum/-Temperatur-Umgebung werden durch die vorliegende Anmeldung nicht beansprucht.A number of rolling bearings with MoS 2 coatings on the cage and / or as a solid lubricant are known in the art, see eg US-A 3,500,525, JP-A-62 141 314 and JP-A-3 255 223. However, these documents all refer to bearings for use in (high) vacuum and / or at elevated temperatures (250 ° C or higher) which, for obvious reasons, do not permit lubrication of lubricant. Such non-lubricant lubricated bearings for use in a high vacuum / temperature environment are not claimed by the present application.
Die
Beschreibung des britischen Patents
Diese Referenz schweigt jedoch hinsichtlich fester Schmiermittel enthaltender Beschichtungen, wie MoS2 und/oder WS2 enthaltender Beschichtungen. Wie durch die nachfolgenden Beispiele gezeigt wird, hat die Gegenwart solch einer Beschichtung, wie einer MoS2/PTFE enthaltenden Beschichtung, auf dem Lagerkäfig einen vorteilhaften Einfluss auf die Eigenschaften des Schmiermittels im Lager auch im Vergleich mit einer nur PTFE enthaltenden Beschichtung.However, this reference is silent with respect to solid lubricant-containing coatings such as coatings containing MoS 2 and / or WS 2 . As shown by the examples below, the presence of such a coating, such as a coating containing MoS 2 / PTFE, on the bearing cage has a beneficial effect on the properties of the lubricant in the bearing as compared to a coating containing only PTFE.
Obwohl nicht darauf beschränkt, wird vermutet, dass die Gegenwart fester Schmierstoffe gemäß der Erfindung in der Polymer-Beschichtung eine verbesserte Affinität mit dem Fett/Öl und eine Verbesserung der lasttragenden Eigenschaften unter schlechten Schmierbedingungen bereitstellt und dadurch die Lebensdauer des Schmiermittels erhöht.Even though not limited to It is believed that the presence of solid lubricants according to the invention in the polymer coating improved affinity with the Fat / oil and an improvement of the load-bearing properties under bad Lubricating conditions and thereby the life of the Increased lubricant.
Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik gut bekannt, dass die Verschleißrate von PTFE sehr schlecht ist, so dass ein nur mit PTFE beschichtetes Lager eine relativ kurze Lebensdauer aufweist im Vergleich zu den festen Schmiermittelbeschichtungen der vorliegenden Anmeldung.Farther It is well known in the art that the rate of wear of PTFE is very bad, so that only a PTFE coated bearing has a relatively short life compared to the solid Lubricant coatings of the present application.
Der Ausdruck „festes Schmiermittel" ist aus dem Stand der Technik gut bekannt und kann im Allgemeinen definiert werden als ein festes Material mit geringer Reibung und geringer Verschleißrate. Der Ausdruck „feste Schmiermittelbeschichtung" ist daher hierin als eine Beschichtung mit guter Haftung, die die festen Schmiermittel enthält, definiert.Of the Expression "solid Lubricant "is well-known in the art and can be generally defined be considered a solid material with low friction and less Wear rate. The term "solid Lubricant coating "is hence herein as a coating with good adhesion, containing the solid lubricants contains Are defined.
Gemäß der Erfindung umfasst das feste Schmiermittel ein Disulfid oder Diselenid eines Übergangsmetalls der Gruppe V oder VI des Periodensystems der Elemente und/oder eine Kombination daraus. Besonders bevorzugte feste Schmiermittel sind MoS2 und WS2. Solche Beschichtungen sind aus dem Stand der Technik gut bekannt und z.B. in den oben erwähnten Referenzen beschrieben.According to the invention, the solid lubricant comprises a disulfide or diselenide of a transition metal of group V or VI of the Periodic Table of the Elements and / or a combination thereof. Particularly preferred solid lubricants are MoS 2 and WS 2 . Such coatings are well known in the art and described, for example, in the references mentioned above.
Das feste Schmiermittel gemäß der Erfindung befindet sich vorzugsweise in einer Mischung mit einem organischen Harz, wie PTFE, Polyamid oder andere Polymermaterialien wie Polycarboxindol oder Polypyrrol. Diese Harze dienen als Binder, um das feste Schmiermittel zu tragen, woraus eine sehr viel bessere Leistung des Lagers resultiert.The solid lubricants according to the invention is preferably in a mixture with an organic Resin such as PTFE, polyamide or other polymeric materials such as polycarboxindole or polypyrrole. These resins serve as a binder to the solid lubricant to carry, resulting in a much better performance of the camp.
Kommerziell erhältliche Beispiele von MoS2 enthaltenden Beschichtungen sind die MoS2/PTFE enthaltende Beschichtung hergestellt durch Eeonyx-Company, USA, die PTFE/MoS2-Beschichtung hergestellt von Dowty, Großbritannien (Produkt 1052) und die MoS2 enthaltende Molykote-Beschichtung 7409 (Dow Corning).Commercially available examples of coatings containing MoS 2 include the MoS 2 / PTFE containing coating manufactured by Eeonyx-Company, USA, the PTFE / MoS 2 coating manufactured by Dowty, UK (product 1052), and the MoS 2 containing Molykote coating 7409 ( Dow Corning).
Ein Beispiel für eine kommerziell erhältliche WS2-Beschichtung ist Dichronite.An example of a commercially available WS 2 coating is Dichronite.
Solche Beschichtungen sind aus dem Stand der Technik gut bekannt und wurden nach dem Stand der Technik für Korrosionsschutz und Permanentschmierung von Bolzen, Scharnieren usw. sowie die Schmierung von Maschinen- und Getriebeteilen, z.B. Kolben, verwendet.Such Coatings are well known and appreciated in the art according to the state of the art for Corrosion protection and permanent lubrication of bolts, hinges etc. as well as the lubrication of machine and gear parts, e.g. Piston used.
Die vorliegende Erfindung gründet auf der überraschenden Erkenntnis, dass während des Betriebs Lager, die mit festen Schmiermittel-Beschichtungen gemäß der Erfindung beschichtet sind, immer noch eine wirksame Menge an Schmiermittel auf ihren Oberflächen enthalten, selbst wenn diese beschichteten Oberflächen geringere Reibung zeigen als metallische Oberflächen, die gewöhnlich in nicht beschichteten Lagern vorliegen. Wegen der geringeren Reibung der Beschichtung wäre zu erwarten gewesen, dass die festen Schmiermittelbeschichtungen das Schmiermittel weniger effektiv auf dem Käfig halten würden.The present invention on the surprising Realization that while Operating bearings bearing solid lubricant coatings according to the invention coated, still an effective amount of lubricant on their surfaces even if these coated surfaces are lower Show friction as metallic surfaces commonly found in uncoated bearings are present. Because of the lower friction the coating would be had to be expected that the solid lubricant coatings the lubricant would be less effective on the cage.
Während des Betriebs des Lagers sollten alle Elemente des Lagers, die in Gleitkontakt sind, auf ihren Kontaktoberflächen Schmiermittel aufweisen. Insbesondere gibt es z.B. in Wälzlagern einen konstanten Druck, der das Schmiermittel wegen der Zentrifugalkraft, welche auf das Schmiermittel wirkt, wenn das Lager bei hohen Geschwindigkeiten rotiert, nach außen drückt. Daher wurde erwartet, dass mit Käfigen, die mit einer festen Schmiermittelbeschichtung beschichtet sind, das Schmiermittel von den kritischen Kontaktoberflächen gepresst würde und/oder sogar vollständig aus dem Käfig ausgeworfen würde, und daher die für die Schmierung verfügbare Schmiermittelmenge verringert würde.During the Operation of the bearing should be all elements of the bearing, in sliding contact are on their contact surfaces Have lubricant. In particular, there are e.g. in rolling bearings a constant pressure, which is the lubricant because of the centrifugal force, which acts on the lubricant when the bearing is at high speeds rotated, outward suppressed. Therefore, it was expected that with cages, coated with a solid lubricant coating, the lubricant is pressed from the critical contact surfaces would and / or even completely out of the cage would be ejected and therefore the for the lubrication available Lubricant quantity would be reduced.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde jetzt jedoch festgestellt, dass der negative Effekt der festen Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung, das Schmiermittel am Platz zu halten, mehr als ausgeglichen ist durch die geringere Lauftemperatur, welche erhalten wird, wenn solch eine feste Schmiermittelbeschichtung auf den Käfigen verwendet wird. Aus diesem Grund hat die feste Schmiermittelbeschichtung einen allgemeinen positiven Effekt auf die Lebensdauer des Schmiermittels, die Betriebsdauer des Lagers und die benötigten Schmierintervalle.However, in accordance with the present invention, it has now been found that the negative effect of the solid lubricant coating of the invention to hold the lubricant in place is more than offset by the lower running temperature obtained when such a solid lubricant coating is used on the cages , For this reason, the solid lubricant coating has a general positive effect on the life of the lubricant, the service life of the bearing and the required lubrication intervals.
In dieser Hinsicht ergeben Beschichtungen, die die festen Schmiermittel in einem Kunststoffmaterial, wie PTFE, enthalten, bessere Ergebnisse als Beschichtungen, die nur PTFE enthalten, so wie sie in der Beschreibung des Patents GB-1 515 643 beschrieben sind. Wegen ihrer höheren Oberflächenspannung liefern die λ/MoS2-Beschichtungen eine bessere „Benetzung" der Oberflächen des Käfigs mit dem Öl und/oder Fett, bessere Fett/Öl-Verträglichkeit und -Haftung und eine Erhöhung der lasttragenden Eigenschaften, wobei die Lebensdauer des Schmiermittels weiter verbessert wird.In this regard, coatings containing the solid lubricants in a plastic material, such as PTFE, give better results than coatings containing only PTFE, as described in the specification of patent GB-1 515 643. Because of their higher surface tension, the λ / MoS 2 coatings provide better "wetting" of the surfaces of the cage with the oil and / or grease, better grease / oil compatibility and adhesion, and an increase in load-bearing properties, with lubricant service life is further improved.
Die bessere Haftung der feste Schmiermittel enthaltenden Beschichtungen gemäß dieser Erfindung auf den beschichteten Oberflächen ist auch ein wichtiger Faktor, um das Schmiermittel an seiner Position zu halten.The better adhesion of coatings containing solid lubricant according to this Invention on the coated surfaces is also an important Factor to keep the lubricant in place.
Neben dem Erreichen einer niedrigeren Lauftemperatur und besseren Adhäsion des Schmiermittels stellen diese Beschichtungen auch bessere Haftung auf dem Substrat (z.B. dem Lagerkäfig) bereit als die Phosphatbeschichtung und/oder PTFE-Beschichtungen gemäß dem Stand der Technik, so dass diese über eine längere Zeitdauer wirksam sind.Next achieving a lower running temperature and better adhesion of the Lubricant, these coatings also provide better adhesion on the substrate (e.g., the bearing cage) ready as the phosphate coating and / or PTFE coatings according to the state the technique, so this over a longer Duration are effective.
Ein anderer Vorteil der PTFE/MoS2-Beschichtungen ist, dass diese weniger gefährlich für die Umwelt sind als z.B. bleihaltige Beschichtungen.Another advantage of PTFE / MoS 2 coatings is that they are less hazardous to the environment than, for example, leaded coatings.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf MoS2/PTFE enthaltende Beschichtungen begrenzt und jede feste Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung, welche zu einer niedrigen Lauftemperatur des Käfigs und/oder Lagers führt, kann verwendet werden. Solche festen Schmiermittelbeschichtungen können leicht durch einen Fachmann durch die im Beispiel beschriebenen Verfahren, d.h. Bestimmung der Lauftemperatur des Lagers auf an sich bekannte Weise, bestimmt werden. Vorzugsweise zeigen die festen Schmiermittelbeschichtungen auch eine gute Haftung auf dem Substrat.However, the invention is not limited to coatings containing MoS 2 / PTFE and any solid lubricant coating according to the invention which results in a low running temperature of the cage and / or bearing can be used. Such solid lubricant coatings can be easily determined by a person skilled in the art by the methods described in the example, ie determination of the running temperature of the bearing in a manner known per se. Preferably, the solid lubricant coatings also exhibit good adhesion to the substrate.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Käfig mit der festen Schmiermittelbeschichtung beschichtet sein oder nur die Teile und Oberflächen des Käfigs, welche im Gleitkontakt mit den Wälzelementen oder Führungsringen, wie den Käfigtaschen und/oder Käfigstäben, stehen, wie es dem Fachmann klar ist. Beschichtungen der Käfigstäbe mit einer festen Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung können auch verwendet werden, um kleinere, genauere Käfigtaschen mit niedrigerer Reibung zu erzeugen.According to the present Invention can be the entire cage be coated with the solid lubricant coating or only the parts and surfaces of the cage, which in sliding contact with the rolling elements or Guide rings, like the cage pockets and / or cage bars, stand, as is clear to the person skilled in the art. Coatings of the cage bars with a solid lubricant coating according to the invention can also be used Become smaller, more accurate cage pockets to produce with lower friction.
Die Beschichtung gemäß der Erfindung liefert eine Verbesserung des Käfigverhaltens in Kugel- und Rollenlagern, was die Dauerhaltbarkeit des Lagers verbessert, wie es in Lebensdauerversuchen für Lager gesehen werden kann. Die Beschichtung gemäß der Erfindung kann in der Bohrung von z.B. Rüttelsieblagern (Vibrating Stream Barings, SRB) eingesetzt werden.The Coating according to the invention provides an improvement in cage behavior in ball and roller bearings, what the durability of the camp improved, as can be seen in life tests for bearings. The coating according to the invention may be in the bore of e.g. Vibrating screen bearings (Vibrating Stream Barings, SRB).
Das Aufbringen einer festen Schmiermittel-Polymer-Beschichtung, vorzugsweise PTFE enthaltend, das mit einer vorgegebenen Dicke von 10–15 μm gesintert wurde, was eine Käfigtasche mit einem vorgegebenen Taschenspiel und einer vorgegebenen Käfigstangenform ergibt, welche dem Käfig einen exzentrischen Lauf ermöglicht, liefert eine ideale Verbindung zur Verbesserung der Wälzelementführung. Hierdurch werden negative Seiten, wie eine steigende Käfigreibung durch einen Verschleißprozess, ein Abkratzen des Schmiermittels und Metall-auf-Metall-Kontakt, starke Geräusche des Käfigs und eine niedrige Lebensdauer durch Verwendung einer festen Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung bei dieser Art der Anwendung vermieden.The Applying a solid lubricant polymer coating, preferably Containing PTFE sintered with a predetermined thickness of 10-15 microns became what a cage bag with a given pocket play and a given cage bar shape which gives the cage allows an eccentric barrel, provides an ideal connection for improving rolling element guidance. hereby become negative sides, like an increasing cage friction by a wear process, scraping off the lubricant and metal-to-metal contact, strong sounds of the cage and a low life by using a solid lubricant coating according to the invention avoided in this type of application.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl die Käfigtaschen als auch die Käfigstangen mit einer festen Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung zur Verringerung der Lauftemperatur beschichtet.According to one preferred embodiment Both the cage pockets as well as the cage bars with a solid lubricant coating according to the invention for reduction the running temperature coated.
Durch die Beschichtung des Käfigs eines Wälzlagers mit solch einer Beschichtung werden die folgenden Vorteile erreicht:
- – eine niedrigere Lauftemperatur des Käfigs und des Lagers verglichen mit Manganphosphat-Beschichtungen gemäß dem Stand der Technik;
- – das Schmiermittel um die Kontakte bleibt über einen längeren Zeitraum in gutem Zustand, woraus eine Verbesserung der allgemeinen Schmierung resultiert;
- – örtliches Verbrennen von Schmiermittel tritt nicht auf;
- – eine längere nutzbare Betriebsdauer des Wälzlagers;
- – ein besseres Zurückhalten des Fett/Schmiermittels im Käfig, insbesondere auf den Käfigstangen, die zwischen den Wälzelementen positioniert sind und welche an diesen Elementen gleiten;
- – längere Intervalle zwischen Schmiervorgängen;
- – niedrigere Wärmespannungen hinsichtlich der Wälzelemente;
- – besseres Zurückhalten des Schmiermittels auf den Wälzelementen selbst, was zu einer geringeren oder sogar zu keiner Bildung brauner Streifen auf diesen Elementen und den Ringen führt;
- – die Anwesenheit einer dickeren Schmierstoffschicht auf den Wälzelementen, wobei die Schmierstoffschicht nicht leicht von den Käfigstangen abgekratzt wird, wodurch auch eine bessere Schmierung zwischen den Wälzelementen und den Lagerringen bereitgestellt wird;
- – die beschichteten Oberflächen der Erfindung können mit Nuten versehen sein, um das Schmiermittel an die Kontaktoberflächen zu fördern, was zu einer besseren Schmierung der kritischen Oberflächen während des Betriebs führt.
- A lower running temperature of the cage and the bearing compared to manganese phosphate coatings according to the prior art;
- The lubricant around the contacts remains in good condition for an extended period of time, resulting in an improvement in general lubrication;
- - local burning of lubricant does not occur;
- - A longer useful life of the rolling bearing;
- A better retention of the grease / lubricant in the cage, in particular on the cage bars, which are positioned between the rolling elements and which slide on these elements;
- - longer intervals between lubrication processes;
- - lower thermal stresses with respect to the rolling elements;
- - Better retention of the lubricant on the rolling elements themselves, resulting in less or even no formation of brown stripes on these elements and the rings;
- The presence of a thicker layer of lubricant on the rolling elements, the lubricant layer not being easily scraped off the cage bars, thereby also providing better lubrication between the rolling elements and the bearing rings;
- The coated surfaces of the invention may be grooved to promote the lubricant to the contact surfaces resulting in better lubrication of the critical surfaces during operation.
Während des Betriebs wird der Schmierfilm durch Überrollen langsam aus der Kontaktbahn bewegt. In nicht vibrierenden, schlecht geschmierten Linienkontaktlagen und anderen Arten von geschmierten Lagern können die Nuten in den beschichteten Oberflächen einen zusätzlichen aktiven Mechanismus bereitstellen, um den Schmiermittelfilm zu ergänzen/neu zu verteilen, wodurch einem Aufreißen des Schmiermittelfilms und nachfolgendem Versagen des Lagers vorgebeugt wird. Durch Aufbringen eines Musters an Nuten auf der Käfigwand führt die Gleitbewegung zwischen Rolle und Käfigstange zu einer Schmierstoffbewegung zur Mitte und reichert so das Schmiermittel in der Mitte der Bahn an, wodurch einem Aufreißen des Schmiermittelfilms und seinen oben beschriebenen Konsequenzen entgegengewirkt wird. Durch Aufbringen desselben Nutenmusters sowohl auf den Käfigstangen, tritt der Schmiermittelfilmtransport zur Mitte der Walzenbahn unabhängig von der Richtung der Lagerotation auf. Daher führen diese Nuten zur einer Abnahme der Kontaktbelastungen und zu einer Zunahme der Lebensdauer sowohl des Schmiermittels als auch des Lagers. Die Form und die Anzahl der Nuten hängen z.B. vom verwendeten Käfig und Lager ab und der Einsatz geeigneter Nuten ist dem Fachmann offensichtlich.During the Operation, the lubricating film by rolling over slowly from the contact path emotional. In non-vibrating, poorly lubricated line contact layers and other types of lubricated bearings, the grooves in the coated surfaces An additional provide active mechanism to replenish the lubricant film distribute, causing a rupture of the lubricant film and subsequent failure of the warehouse. By applying a pattern of grooves on the cage wall leads the Sliding motion between roller and cage bar for a lubricant movement to the center and so enriches the lubricant in the middle of the web on, causing a ripping of the lubricant film and its consequences described above counteracted. By applying the same groove pattern both on the cage bars, occurs the lubricant film transport to the center of the roll path regardless of the direction of the bearing rotation. Therefore, these grooves lead to a Decrease in contact stresses and an increase in life both the lubricant and the bearing. The form and the Number of grooves hanging e.g. from the used cage and bearings and the use of suitable grooves will be apparent to those skilled in the art.
Die
festen Schmiermittelbeschichtungen gemäß der Erfindung können durch
jedes geeignete Verfahren, wie Tauchen, Aufsprühen usw., aufgebracht werden,
wobei die Verfahren einem Fachmann offensichtlich sind und/oder
z.B. im oben genannten Stand der Technik beschrieben sind. Vorzugsweise
wird die PTFE/MoS2-Beschichtung jedoch durch „Kugelstrahlen" aufgebracht, was
in der US-Patentanmeldung
Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Dicke von 5–10 μm auf. Es ist jedoch möglich, eine dickere Beschichtung aufzubringen, um eine Käfigtasche zu erhalten, die eine bessere Führung des Wälzelements ermöglicht, während sie das feste Schmiermittel gemäß der Erfindung beibehält.Preferably the coating has a thickness of 5-10 μm. It is possible, however, one thicker coating to obtain a cage pocket, the a better leadership of the rolling element allows while they are the solid lubricant according to the invention maintains.
Die Verwendung von festen Schmiermittelbeschichtungen gemäß der Erfindung kann auch das Schmierungsverhalten des Rollen-Flansch-Kontaktes der Schmierung von Kegelrollenlagern verbessern. Diese Anwendung überwindet die schlechte Schmierung und Verschleißprobleme von Rollen-Flansch-Kontakten im Betrieb, insbesondere unter hohen aufgebrachten axialen Lastbedingungen. Die Verbesserung der Lebensdauer des Lagers kann auf einfache Weise erreicht werden durch Aufbringen der Beschichtungen auf die Rollenenden. Die Kontakttemperatur wird verringert und es ergibt sich minimaler metallischer Verschleiß und so wird eine längere Lebensdauer des Schmiermittels erwartet.The Use of solid lubricant coatings according to the invention can also the lubrication behavior of the roller flange contact improve the lubrication of tapered roller bearings. This application overcomes the bad lubrication and wear problems of roller flange contacts in the Operation, especially under high applied axial load conditions. Improving the life of the bearing can be done easily can be achieved by applying the coatings on the roll ends. The contact temperature is reduced and the result is minimal metallic wear and tear this will be a longer one Lifespan of the lubricant expected.
Die Erfindung bezieht sich daher weiter auf die Verwendung von MoS2 und/oder WS2 enthaltende Beschichtungen, wie in Anspruch 7 definiert.The invention therefore further relates to the use of coatings containing MoS 2 and / or WS 2 as defined in claim 7.
Die
Erfindung wird nun durch das folgende Beispiel, in welchem das Verhalten
der festen Schmiermittelbeschichtung gemäß der Erfindung zur Verringerung
der Lauftemperatur mit einer Manganphosphatbeschichtung gemäß dem Stand
der Technik und einer PRCA-Beschichtung,
welche keine niedrigere Lauftemperatur liefert und einer nur PTFE
enthaltenden Beschichtung verglichen wird, beschrieben. Die
Beispielexample
1. Lagertest1st storage test
Der Lagertest mit Standard- und beschichteten Käfigen wurde gemäß den SKF R2F „A" Versuchsbedingungen wie in Tabelle 1 dargestellt, durchgeführt.Of the Storage test with standard and coated cages was made according to the SKF R2F "A" experimental conditions as shown in Table 1 performed.
Tabelle 1 Table 1
2. Testmaterialien2. Test materials
Polymer-beschichtete SRB-Käfige basierend auf Methylacrylat und/oder Fluoro-Polymer und Polytetrafluorethylen (PTFE)/MoS2 waren in dieser Studie verwendet. Zur Herstellung von Beschichtungen auf Käfigen wurden sowohl eigene als auch handelsübliche Beschichtungsverfahren basierend auf diesen Materialien verwendet. Details der Beschichtungen und Anbieter sind in Tabelle 2 aufgeführt.Polymer-coated SRB cages based on methyl acrylate and / or fluoropolymer and polytetrafluoroethylene (PTFE) / MoS 2 were used in this study. For the production of coatings on cages, both proprietary and commercial coating processes based on these materials have been used. Details of the coatings and suppliers are listed in Table 2.
Tabelle 2 Table 2
Alle verwendeten Testkäfige basierten auf der Standard-E-Bauform. Zur Zeit des Projekts konnten einfache Stahlkäfige, d.h. unbehandelte Käfige, nicht erhalten werden, alle Polymer/Anti-Reibungs-beschichteten Käfige waren auf Basis von vorphosphatierten Käfigen ausgeführt. Die Phosphatbeschichtung wurde in der Käfigfabrik (SKF Kugellagerindustrie, Veenendaal, Niederlande) durch Rotorendbehandlung entfernt. Tabelle 3 fasst das durchgeführte Testprogramm zusammen. Tabelle 3
- * Vertreter von Dow Corning in den Niederlanden
- * Representative of Dow Corning in the Netherlands
3. Verhaltensrangfolge3. Behavioral Ranking
Alle getesteten Lager wurden entsprechend ihrem Verhalten bezüglich der Lauftemperatur (ΔT) und visueller Schadensprüfung eingeordnet.All tested bearings were according to their behavior regarding the Running temperature (ΔT) and visual damage inspection classified.
Lauftemperaturflow temperature
Die Lagertemperatur (äußerer Ring) wurde kontinuierlich überwacht und mittels Computer bis zum Ende der Versuchsdauer aufgezeichnet.The Storage temperature (outer ring) was continuously monitored and recorded by computer until the end of the trial period.
Die voreingestellte Temperaturgrenze zur Beendigung des Versuchs beträgt 200°C. Die gegenwärtige angezeigte Lagerlauftemperatur, ΔT, ist die Differenz zwischen der äußeren Ringoberflächentemperatur und der Umgebungstemperatur. Die Auswertung basiert im Allgemeinen darauf, dass niedrige Lauftemperatur kleine Verluste an festem Schmiermittel gewährleistet und eine glatte Kurve gewöhnlich ein gutes Verhalten voraussetzt.The The preset temperature limit for ending the test is 200 ° C. The current displayed Bearing temperature, ΔT, is the difference between the outer ring surface temperature and the ambient temperature. The evaluation is generally based insist that low running temperature small losses of solid lubricant guaranteed and a smooth curve usually requires good behavior.
Visuelle BetrachtungVisual observation
Die Wälzelemente und die Lager von allen Versuchslagern wurden untersucht und entsprechend der nachfolgenden Level eingestuft. je höher die Wertung, desto besser erfüllt der Käfig seine tribologische Funktion. Die Rangfolge wurde pro Lagerseite durchgeführt.
- 5:
- Rollen nahezu wie neu/geringer oder kein Verschleiß an Rollen-Käfigstangen-Kontakten
- 4:
- Rollen mit einigen Kratzern/leichter Verschleiß an Rollen-Käfigstangen-Kontakten
- 3:
- kleine braune oder polierte Streifen (< 30% der Rollenoberfläche)/kleiner Verschleiß an Rollen-Käfigstangen-Kontakten
- 2:
- moderate braune oder polierte Streifen (30–50% der Rollenoberfläche)/mittlerer bis hoher Verschleiß an Rollen-Käfig-Kontakten
- 1:
- große braune/polierte Streifen (> 50% der Rollenoberfläche)/mittlerer bis hoher Verschleiß an Rollen-Käfig-Kontakten
- 5:
- Rolls almost as new / low or no wear on roller cage bar contacts
- 4:
- Rolls with some scratches / slight wear on roller cage bar contacts
- 3:
- small brown or polished stripes (<30% of roll surface) / small wear on roller cage bar contacts
- 2:
- moderate brown or polished stripes (30-50% of roll surface) / medium to high wear on roll cage contacts
- 1:
- large brown / polished stripes (> 50% of the roll surface) / medium to high wear on roller cage contacts
4. Versuchsergebnisse4. Test results
a. Verhalten von Standardmanganphosphat-beschichteten Käfigen (Stand der Technik)a. Behavior of standard manganese phosphate-coated cages (State of the art)
Es
wurden drei Lager mit Standard-Phosphat-beschichteten Käfigen getestet.
Die für
alle Versuche (siehe
Visuelle Kontrollen der Versuchslager (Nr. 2, 4 & 10) wurden durchgeführt. Die Rangfolge ist in Tabelle 4 dargestellt. Die Einstufung mit 3 und niedriger zeigt die Bildung von braunen Streifen auf Rollen und Laufringen. Die Phosphatbeschichtung an Käfigkontakten war vollständig entfernt und mittlerer/hoher Käfigkontaktverschleiß wurde beobachtet. Die Ergebnisse dieser Versuche stimmen mit vielen vorhergehenden Beobachtungen für fettgeschmierte Rollenlager, die unter extremen Bedingungen getestet wurden, überein.visual Controls of the experimental camps (Nos. 2, 4 & 10) were performed. The Ranking is shown in Table 4. The classification with 3 and lower shows the formation of brown stripes on rolls and Raceways. The phosphate coating on cage contacts was completely removed and medium / high cage contact wear observed. The results of these experiments are consistent with many previous observations for grease-lubricated Roller bearings tested under extreme conditions.
b. Verhalten von PRCA-beschichteten Käfigen (vergleichend)b. Behavior of PRCA-coated cages (Comparative)
c. Verhalten von Eeonyx-beschichteten Käfigenc. Behavior of Eeonyx-coated cages
Es
wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt, um das Verhalten der Eeonyx-Polymer-Beschichtung
auf SRB-Käfigen
zu beobachten.
Tabelle 4 zeigt die Verhaltenseinstufung dieser Beschichtungsart. Auf den Lagerelementen der Nr. 7 und 12 traten keine braunen Streifen auf. Die anderen drei getesteten Lager ließen jedoch einige verfärbte Streifen auf nur einer Seite der Lagerrollen erkennen. Diese Beobachtung stimmt sehr gut mit den Ergebnissen der Lagerlauftemperatur, wie oben diskutiert, überein. Lager, die mit Rangstufe 5 versehen wurden, zeigten minimalen Käfigverschleiß und ein leichter Verschleiß auf dem Stahl der Käfige wird für die Lagerrangstufe 3 beobachtet. Es muss festgestellt werden, dass die Dicke der aufgebrachten Beschichtung ungefähr 5 μm beträgt und es wird vorausgesehen, dass eine etwas dickere Beschichtung das Verhalten verbessern würde.table 4 shows the behavioral classification of this type of coating. On the No. 7 and 12 bearing elements did not show brown streaks. However, the other three bearings tested left some discolored stripes recognize on only one side of the bearing rollers. This observation agrees very well with the results of bearing temperature, such as discussed above. Bearings ranked 5 showed minimal cage wear and a easy wear on the steel of the cages is for the Lagerrangstufe 3 observed. It must be stated that the thickness of the applied coating is about 5 μm and it is anticipated that a slightly thicker coating would improve the behavior.
d. Verhalten von anderen Anti-Reib-Beschichtungend. Behavior of others Anti-friction coatings
Kommerziell
erhältliche
Beschichtungsverfahren basierend auf PTFE/Mo2S
oder MoS2 wurden ebenfalls untersucht. Die
Tabelle 4 Table 4
e. Zusammenfassung: Vergleich zwischen ausgewählten beschichteten Käfigene. Summary: Comparison between selected coated cages
5. Schlussfolgerungen5. Conclusions
Basierend auf den obigen Ergebnissen kann darauf geschlossen werden, dass das Problem, das mit der Bildung von braunen Streifen auf Rollen und Laufringen von fettgeschmierten Wälzlagern verbunden ist, durch eine feste Schmiermittelbeschichtung zur Verringerung der Lauftemperatur, wie eine PTFE/MoS2- oder MoS2(Molykote)-Beschichtung auf Lagerkäfigen unterbunden werden kann. Eine um 5–10°C niedrigere Lauftemperatur wird erwartet verglichen mit Manganphosphat-beschichteten Käfigen.Based on the above results, it can be concluded that the problem associated with the formation of brown stripes on rollers and races of grease-lubricated roller bearings is due to a solid lubricating coating to reduce running temperature, such as a PTFE / MoS 2 or MoS 2 (Molykote) coating on storage cages can be prevented. A 5-10 ° C lower running temperature is expected compared to manganese phosphate coated cages.
Es wurden drei Verfahren verwendet, um die Chemikalien auf den Metalloberflächen von Laufkäfigen aufzubringen. Der Vorteil des Verfahrens von Eeonyx ist, dass es ein schnelles mechanisches Verfahren ist, dass es die Beschichtungsdicke bis auf 3–5 μm herunterkonfektionieren kann und dass es keine anderen chemischen Träger einbezieht. Die kommerziellen Sprüh- und Tauchverfahren verwenden andere chemische Binder und erfordern eine Hochtemperaturhärtung.It Three methods were used to remove the chemicals on the metal surfaces of Apply running cages. The advantage of Eeonyx's method is that it's a quick one mechanical process is that it increases the coating thickness up Down to 3-5 μm and that it does not involve other chemical carriers. The commercial spray and dipping methods use and require other chemical binders a high temperature cure.
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